Question

13．為了探究浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受的重力的關(guān)系，某同學(xué)進行了如圖所示的實驗：

（1）你覺得合理的實驗順序是丁甲乙丙．（用“甲乙丙丁”排序）
（2）實驗中他測得合金塊重2.0N，合金塊浸沒在水里時受到的浮力為0.5N，合金塊排開水的中0.5N，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力的大小等于物體排開液體所受的重力．
（3）圖乙中，浸沒在水中的合金塊勻速向下運動的過程中，合金塊所受的浮力不變（選填“變大”“不變”或“變小”），合金塊體積為5×10^-5m³．
（4）該合金的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）要先測合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊沒入水中，測出合金塊受到的拉力，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；
（2）根據(jù)甲圖可得出合金塊的重力；根據(jù)甲和乙可得出合金塊浸沒在水里時受到的浮力；根據(jù)丙和丁可得出排開水的重力，然后比較即可得出結(jié)論；
（3）物體所受浮力的大小與排開液體的體積和液體的密度有關(guān)，與浸沒的深度無關(guān)；
根據(jù)阿基米德原理求出合金塊浸沒入水中時排開水的體積；即為合金塊的體積；
（4）根據(jù)G=mg求出合金塊的質(zhì)量，利用密度公式求出合金塊的密度．

解答 解：（1）合理的實驗順序是：
丁、測出空桶所受的重力；
甲、測出實心合金塊所受的重力；
乙、把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；
丙、測出桶和排開的水所受的重力．
（2）由甲圖可知：合金塊的重力G=2.0N；
由圖中甲和乙數(shù)據(jù)可知，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
由圖中丙和丁數(shù)據(jù)可知，合金塊沒入水中后排開水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N；
由于F_浮=G_排水，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力的大小等于它排開液體所受的重力．
（3）由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)．
當(dāng)合金塊浸沒在水中時，不論是向下勻速運動還是向上勻速運動，只要始終是沒入水中，則V_排一定，所受浮力不變；
由F_浮=ρ_液gV_排得排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
（4）合金塊的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg，
因為合金塊浸沒入水中，所以合金塊的體積：V=V_排=5×10^-5m³，
合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）丁甲乙丙；
（2）2.0；0.5；0.5；物體排開液體所受的重力；
（3）不變；5×10^-5；
（4）4×10³．

點評 本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實驗和計算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．本題給了我們一種計算體積的方法，那就是依據(jù)阿基米德原理利用浮力除以水的密度和g來計算．